OPC技术范文

OPC技术范文（精选11篇）

OPC技术 第1篇

OPC协议是一个工业标准,是由OPC基金会制定的。它规范了过程控制和自动化软件与工业现场设备之间的接口。

OPC包括一整套接口、属性和方法的标准集，提供给用户用于过程控制和工业自动化应用。Microsoft的OLE/COM技术主要用于各种不同的软件部件如何分享数据和交叉使用，OPC能够提供通用的接口用于各种过程控制设备之间的通讯。复杂数据规范OPC技术的实现由两部分组成：OPC服务器和OPC客户应用部分。OPC服务器主要的任务是采集现场设备的状态信息，经过标准的OPC接口发送至OPC客户端作为应用。OPC客户端则通过标准的OPC接口接收相关现场设备状态信息，并进行显示。在不同的工作场合，用户可以挑选使用相应的规范。

2 OPC协议

OPC协议内容包括了数据访问规范、历史数据存取规范、报警和事件规范、数据交换规范、OPC安全性规范、合成数据规范、命令规范、公共I/O规范等。

OPC协议设计系统有以下的好处：

1)应用OPC协议标准的Windows体系接口，硬件制造商只需要为其设备提供一个接口程序，另软件开发商也只需要开发一套通讯接口程序而不需要考虑硬件;

2)各个子系统可以相对独立，同时分布于同一网络的不同节点上。因为OPC规范技术基础是OLE/COM/DCOM，而OLE/DCOM与TCP/IP等网络协议相互支持;

3)用户通过OPC可以从底层的开发中脱离。因为OPC按照面向对象的原则，这样使得客户对软件有透明的认识;

4)扩展了系统的应用范围。通过OPC远程调用，应用程序的分布与系统硬件的分布独立开来，系统硬件配置方便快捷，大大扩展了系统的应用范围;

5)便于系统的日常维护。采用OPC规范，系统的组态方便，大大简化系统复杂性，从而缩短软件开发周期，同时软件运行更加的可靠和稳定，便于系统的升级与维护;

6)实现了系统的开放性。OPC规范了接口函数，客户以统一的方式去访问，从而实现系统的开放性，易于实现与其它系统的接口。

OPC应用领域也很广泛：

OPC是为了提供数据信息源和用户之间连接的一个软件接口标准。数据信息可以来源PC、PLC,DCS，监控系统、条形码读取器等控制设备。不同构成的控制系统，数据源的OPC服务器可以是和OPC应用程序在本地OPC服务器，也可以是在远程OPC服务器。

3 远程访问OPC接口

综合以上技术可以实现远程访问OPC接口，在中控室直接访问装卸船机CMS电脑上的OPC Serve相关数据。该系统主要有3大部分：

1)PLC：收集现场设备数据，并实现控制;

2)CMS：服务器端的通用软件，安装有OPC Client，可以提供远程访问OPC接口;

3)客户机：通过远程访问OPC接口来获取数据，从而掌握设备现状;远程访问OPC接口的网络拓扑结构图如图1所示：

3.1 实现条件

1)为了统一设置DCOM，要访问OPC的电脑的登录用户名与密码必须公开;

2)要实现中控机访问CMS，中控机和CMS必须在同一局域网内，允许处于不同或者相同的工作组;同时由于DCOM通讯技术只支持局域网，故DCOM不能跨越网关和路由器。

3.2 具体实现

1)首先注册ABB的OPC ServeABB公司提供一个注册表文方便在客户机上注册ABB的OPC Serve。

2)配置DCOM

(1)打开开始运行键入dcomcnfg.exe;

(2)展开左侧目录数“控制台根目录”“组件服务”“计算机”“我的电脑”，点击落在菜单中选择“属性”;

(3)选择“默认属性”，“在此计算机上启用分布式COM”复选框前已打勾，同时设置“默认身份验证级别”为“无”;

(4)选择“COM安全”选项卡，单击“访问权限”中的“编辑默认值”按钮，然后选择“ANONYMOUS LOGON”的权限，确认远程访问的允许下打勾;

(5)重新启动计算机，才能使以上设置生效。

3.3 防火墙的设置

Windows操作系统会自动打开系统防火墙，要使DCOM设置生效,可选择以下方法中的一种：

最为直接的方式就是关闭防火墙;

开户防火的TCP/IP协议的135端口;

在防火中允许相关的OPC程序的运行。

4 结论

通过OPC接口，中控机可以实时高效的掌握装、卸船机的工作状态，为技术人员提供了实时的数据库数据。随着OPC协议的成熟及应用的推广，其应用也受到厂商高度的重视，很多公司都在原来产品的基础上添加了对OPC协议的支持。OPC协议统一了数据访问的接口，使控制系统进一步走向开放，实现信息的集成和共享，用户能够得到更多的方便。而且OPC协议技术改变了原有的控制系统模式，给工业自动化领域带来了勃勃生机，也给国内系统生产厂商提出了一个发展的机遇和挑战。而且在实时数据库开发中OPC协议的应用，也使得人们开发的实时数据库软件可以更好的符合实际的应用。应用OPC协议，可以高效实时的进行数据采集;在数据存储中，对实时数据和历史数据的存储都能保证实时性;在数据库管理中，能够及时对现场事件进行处理。同时通过远程访问OPC接口，使信息和资料更好更快的进行传递。

参考文献

[1]任思成,王书鹤,亓克贵.新一代工业过程控制软件接口标准—OPC技术-[J].仪器仪表学报,2002(S1).

OPC技术 第2篇

陈挺，张乾亮

浙江中控技术股份有限公司，浙江杭州，310053

摘 要：本文详细分析了造纸QCS系统的数据特点，提出了一种基于OPC及WebService技术的QCS数据集成方案，并介绍了基于该方案的系统架构及实现。基于该方案可与第三方系统无缝集成，降低系统集成投入，避免信息孤岛，提高用户对QCS信息系统的投资回报。关键词：造纸，QCS，WebService，OPC；DCS

An Integration Solution for QCS Data Based on

OPC and WebService

Ting Chen, Qianliang Zhang Zhejiang SUPCON Technology Co., Ltd., Hangzhou, Zhejiang, 310053

Abstract: By analyzing the characteristics of the QCS data of papermaking system in detail, an integration solution for QCS system based on OPC and WebService is proposed, including the architecture and implementation.In view of the feasibility to seamlessly integrate this solution with the third part system, the proposed solution would be able to reduce the investment of the system integration and avoid information isolation, and thus ultimately improve the user’s ROI on the QCS information system.Keywords: Papermaking；QCS；WebService；OPC；DCS 引言

随着造纸过程自动化的迅速发展，造纸系统从最初的单参数基地式仪表发展到后来的气动、电动单元组合式仪表，直到现在的结合计算机控制技术的智能控制系统[1]。目前，造纸系统主要包括以下几个组成部分：过程控制系统（PCS）、质量控制系统（QCS）、纸机控制系统（MCS）、纸机传动系统、断纸监测系统（WMS）、纸页纸病检验系统（WIS）、纸机监视系统（MMS）[2]。

其中，QCS系统是主要针对造纸生产过程中的定量、水份等参数进行在线监测和控制的系统，此外，根据纸机和纸种的不同，还包括对灰份、厚度、白度、匀度、色度、平滑度、涂布量等参数的测量和控制[3]。该系统不仅可以提高产品质量、节约原材料、降低成本，更是提高自动化程度和企业经济效益的重要手段和措施，是造纸系统的核心组成部分之一。

QCS系统主要由计算机控制工作站、智能扫描架、传感器、执行机构和控制算法软件等部分组成[4]。计算机控制工作站根据采集的现场信息，通过控制算法指导执行机构进行实时的反馈调节，同时，组合成各种形式的显示图表，实时、动态、直观的显示，以供工艺人员分析。QCS数据对造纸生产过程非常关键，工程应用中往往需要将QCS数据集成到DCS系统软件以及上层信息管理系统中，以消除信息孤岛，提升管理和控制水平，实现管控一体化。

本文将以在中控WebField ECS-700系统及过程信息管理系统软件平台PIMS中集成澳大利亚S-Tec公司QCS数据为例，提出了一种不同于传统实现的QCS数据系统集成设计开发方案。系统分析

要实现QCS系统与DCS系统软件、过程信息管理等系统的数据集成，需要QCS系统以某种方式开放其数据。OPC（OLE for Process Control）是基于微软公司的DNA（Distributed Internet Application）架构和COM（Component Object Model）技术的一个工业标准，是一种客户/服务器模式，具有语言无关性、易于集成性等优点[5]。因此OPC接口是工业控制领域不同供应商之间开放数据的应用非常广泛的标准接口，S-Tec公司的QCS系统就是采用这种技术来开放数据。

传统上工业控制信息系统大多采用C/S架构，在客户端与服务端之间通过TCP/UDP实现数据交互，进而需要定义一套私有数据通信协议，同时出于数据安全需要，在客户端与服务端通信需要再实现一套私有数据加解密算法。如此势必构成一套相对封闭的通信系统。而第三方系统需要接入该数据也势必需要在此基础上进行二次开发。该方案因其封闭性导致系统难以被其他异构系统集成。

现实中需要QCS系统能够与生产管理信息系统等其他第三方进行数据集成。而在物理上QCS一般和生产管理信息系统部署在不同的网络，它们之间往往会有防火墙隔离；且生产管理信息系统一般是基于Web软件系统，中控的PIMS软件即是如此。考虑到各应用的跨平台异构性，这种技术应该具备跨平台能力，并具有异构系统集成能力。WebService作为一项新的技术，以其跨平台、开放、简单、分布式等特点得到越来越广泛的应用[6]。它是一个平台独立的，松耦合的，自包含的、基于可编程的web的应用程序，可使用开放的XML标准来描述、发布、发现、协调和配置这些应用程序，是用于开发分布式的互操作的应用程序。并且提供了平台和语言无关性，可以轻松穿越防火墙，使得各个应用之间具有高度的低耦合性，易于集成。因此本设计采用WebService技术作为通讯中间件为整套解决方案的数据通信提供服务。系统架构及实现

基于以上分析，本文提出了一种基于OPC及WebService技术的QCS数据集成方案，其总体架构如图3.1所示。

图3.1 QCS数据集成系统架构图

本系统由三个组件构成，分别是QC数据采集器、QCS数据服务以及QCS数据展现控件。

QCS数据采集器（QCSDataCollector）作为OPC客户端，远程连接QCS系统的OPC服务器，从OPC服务器采集造纸生产过程中各参数的实时数据，并将采集到的数据转储到关系数据库当中。

QCS数据服务组件（QCSWebService）通过ADO技术访问关系数据库，并通过WebService标准通讯格式对外以SOAP协议提供数据服务，通过该服务可 3 以将QCS以开放的姿态为各异构系统提供数据支撑。基于该协议可为不同客户端提供数据服务，不论该系统采用何种语言和架构，只需支持SOAP协议即可通过QCS数据服务组件获取相应QCS实时/历史数据。

QCS数据展现控件（QCSDataView）作为一个标准的ActiveX控件，既可用于桌面应用程序，也可用于Web页面。组态期可以通过其属性页的配置对其数据组名、位号名、Web服务器地址、端口、显示形式等各项属性进行配置；运行期控件会根据其属性配置建立相应数据的查询请求，通过WebService提供的读取远程数据库数据服务，获取对应位号的实时及历史数据进行显示。显示效果如图3.2所示。为了便于操作与观察，该组件还实现了一系列对该控件操作的辅助功能，如：按下鼠标左键会显示距离鼠标所在位置最近的一个数据点对应的横、纵坐标值；在数据区按下鼠标右键并拖动会放大鼠标选中区域内的部分数据；在非数据区按下鼠标右键可以修改控件纵坐标跨度值等。

图3.2 QCS数据展现控件显示界面

该方案采用OPC技术，借助其规范统一的接口函数，可以实现QCS数据采集器与不同厂商、不同型号的造纸扫描架进行集成，进而实现远程读取扫描架各位号实时数据的功能，不仅易于系统的集成，而且提高了代码的可重用性，无需重复开发即可实现QCS系统的数据采集。

QCS数据服务采用WebService技术实现了跨平台、跨语言QCS数据提供服务，不仅降低了系统的复杂度及耦合度，而且提高了系统的稳定性及可重用性。可方便的被第三方异构系统无缝集成。

该方案通过采用OPC、WebService以及ADO等多项技术，成功实现了QCS数据接入DCS系统，实现了QCS数据在DCS的监控中以曲线或柱状图的形式动态的、直观的展示。如图3.3所示，即QCSDataView控件在DCS流程图中应用并实时显示QCS数据的监控画面。

图3.3 QCS数据展现控件在DCS中显示QCS数据 结语

综上所述，本文提出了一种基于OPC及WebService技术的QCS数据集成技术方案。该方案具有易于集成性、高稳定性、低耦合度及代码重用性等优点，成功实现了DCS与生产管理信息系统PIMS等异构系统的无缝集成，为造纸行业的用户提供了更加高效、可靠的解决方案，降低系统集成投入，避免信息孤岛，提高用户对QCS信息系统的投资回报，真正实现造纸行业的管控一体化。

参考文献

[1] 胡松，潘力，QCS技术综述[J].浙江造纸,2004(1):20-23.[2] 钟益联，造纸机控制系统及QCS、DCS的选择[J].中国造纸,2002(3):65-67.[3] 王秀清，李金山，造纸过程QCS系统的应用和研究[J].自动化与仪表,2001.16(4):41-43.[4] 戚凤雷，宋文勇，造纸生产自动控制系统的应用[J].轻工机械,2004(1):111-114.[5] 谢永平，盛晋生，OPC软件技术在QCS生料质量控制系统中的应用[J].建材技术与应用,2010(8):9-11.[6] 胡泽，廖闻剑，彭艳兵，WebService技术研究及应用[J].2009(31):48-49.作者简介：

陈挺，1981年出生，男，浙江温州人，2003年毕业于浙江大学电气工程及其自动化专业，获学士学位；2011年毕业于浙江大学工商管理专业，获硕士学位。从事自动化及信息化软件研发工作。

OPC技术 第3篇

摘要：研究电子电力控制器测试平台具有重大意义，文章分析了OPC技术在其中的应用，首先简单介绍了OPC技术，然后分析了电子电力控制器测试平台的功能及原理，最后对通讯方案的设计和实现进行了探究。

关键词：电子电力控制器；OPC技术；PLC

中图分类号：TM761；TP273.5文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）20-0079-02

为适应时代的要求，汽车行业必将走向绿色环保的道路。在新能源汽车的研发中，混合了纯电动汽车及动力汽车的核心零部件尤为关键，需准确采集各种数据，并对其性能进行严格测试。作为核心零部件之一，电子电力控制器具有很大的潜力，在当前备受关注，相应的测试平台更是成了研究重点。其上位机负责与仪表仪器的通讯，下位机主要起控制作用。为提高两者的互操作性，更好地实现实时数据交互，有必要引进OPC技术。

1OPC技术

该技术是以Windows为基础操作平台，以数据存取规范为核心，在DCOM、OLE等技术的基础上发展起来的一套工业控制软件接口标准，为应用程序提供的信息集成更加高效。利用OPC技术，系统可以一种标准的方式从服务器处采集有效信息，并向客户应用程序传送，其目的是加强工业控制中各个环节的互操作性。

2电子电力控制器测试平台

PEU，即电子电力控制器，主要有逆变器及DC转换器构成，多用作汽车电动机的驱动，并且起到为车载低压电器供电的功能。在运行中，逆变器负责直流电压的转换，以转换后的三相幅值与频率可变的交流电压驱动电机；转换器则负责直流高压与低压的转换，用于低压电器供电。在汽车构造中，CAN总线将电子电力控制器和外部设备相连，外部设备发出指令，PEU接收后控制逆变器和转换器运行，将外部设备所需的信息通过CAN传递。

PEU发挥着关键性作用，需根据实际状况建立起相应的测试平台，对其性能进行测试。考虑到可扩展性，多选择模块化设计，可分为6个模块：①控制模块；②测试工作台；③负载线圈模块；④高压低压测试模块；⑤高低压接触器；⑥冷却回路。控制模块最为重要，包括CCS、PLC及IPC几部分，CCS是模块的核心，负责为电子电力控制器提供测试资源，然后向数据中心传递将测试结果；PLC采用的是西门子S7-300系列CPU314C-2DP。

该测试平台的测试原理为：由CCS向IPC，即工控机发送测试指令；IPC接收后转发至PLC，同时对指令加以分析，然后控制各类仪表仪器就绪；PLC接收并反馈信息后，IPC以此为依据展开测试工作。测试模块将测试结果发送至CCS，并最终显示在测试报告面板上。

此外，PLV在整个电气控制系统中需对高低压接触器加以控制，因CPU自身集成的I/O点数不足，所以要适当扩展数字量输入输出模块，在此选择1块32输入点的SM321模模块机1块32输出点的SM322模块。测试时需采集高精度的测量指标，主要由YOKO GAWA横河功率计负责。因为PLC中的CPU模块自身集成的模拟量能够达到测试要求，所以无需扩展。PLV采用以太网模块CP343-1Lean，加快了数据的传输速度。

3通讯方案的实现

PEU测试平台的上位机选择VC2008作为编程软件，以西门子S7-300PLC作为下位机PLC。上位机与下位机PLC通讯连接共同控制系统，关于二者的通讯方式，如果选择自定义串行通讯协议，即通过串口将两者连接，不但传输速度慢，而且抗干扰能力较差。所以在此处利用OPC技术实现两者之间的通讯，借助OPC服务器和下位机PLC相连接。

3.1OPC服务器组态

安装完SIMATIC NET和SIMATIC STEP7软件，可开始OPC服务器的组态工作，分为以下4步：

①在Station configurator中配置PC站，找到配置界面打开，先后向一号槽和三号槽中添加OPC Server和IE General；然后点开属性对话框，设置以太网接口参数；配置完后将其命名为“PEUOPC”。

②开展控制台Configuration Console的配置，在Access Point设定窗口中将S7ONLINE指向PC internal，为PC站组态下载做准备。

③在SIMATIC Manager中插入一个PC站，然后打开硬件配置装置界面，找到硬件目录窗口，选择与已经安装的SIMATIC NET软件版本相符的硬件插入到相应的插槽中，完成PLC站的建立。

④在NetPro配置界面选择OPC Server，在连接表第一行插入新的连接，确认编译没有错误后，将组态下载到PC站。

3.2OPC通讯类程序的设计

OPC客户端既能读取由PLC向OPC服务器发送的数据，还能够对OPC服务器进行写操作，将数据传入PLC。测试平台采用C++编程语言，为了能够将OPC客户端嵌入测试平台软件，在此设计一个自定义类MyPLC，对OPC客户端进行类封装。

程序开头需有#include"opc.h"以及#include"opc_i.c"等内容；数据读取函数则依靠OPC库函数中的同步读取函数来实现：m_pIOPCSyncIO->Read（OPC_DS_DEVICE，ItemNum，pReadS-

erver，&pItemValue，&pErrors）。该函数在读取函数值后，会将其存储到pItemValue指针指向的存储区，并返回读取状态；写操作则是利用库函数中的同步写函数实现；另外，Exit（）对象释放退出函数，将数据项和组先后移除，然后将已创建的OPC对象依次删除。

3.3PLC通讯程序的实现

电子电力控制器测试平台的通讯包括CAN通讯、串口通讯、GPIB通讯以及OPC网络通讯等。由于通讯类型众多，数据量大，容易出现互相干涉的现象，影响到通讯效果。所以，各个通讯模块分别单独使用线程与仪器进行数据交互。交互时，上位机通过项的属性Quality来判断读写是否成功。在读写同一个程序时，如果失败10次以上，则系统会自动判断此次读写失败，并发出报警提示。PLC通讯程序需要实时采集有关数据信息，且系统状态要得到及时更新，为达到这一目的，需对线程加以控制，确保其能够不断读取OPC服务器的项。

4结语

OPC技术在电子电力控制器中的应用日益突出，使其测试平台中的上位机和PLC之间实现了较好的通讯。实践结果显示，运用该技术的测试平台性能稳定、运行良好，有利于将来的平台扩展。因此，该技术值得推广，在今后应加大此方面的研究力度。

参考文献：

[1] 陆健俭,何永义,王永波,等.OPC技术在电子电力控制器测试平台的应用[J].制造业自动化,2013,(3).

[2] 张景忠.基于OPC技术的实时数据采集程序的实现[J].包钢技术,2010,(4).

[3] 张烈平,李勤,牛秦洲.OPC数据存取的接口调用与软件实现[J].计算机应用研究,2005,(1).

[4] 郭瑀.OPC技术在数据采集与监视控制系统中的研究与应用[D].西安:西安电子科技大学,2012.

基于OPC的楼宇监控技术的研究 第4篇

关键词：智能楼宇,系统集成,OPC技术

1 引言

在OPC技术应用于集成系统监控平台之前, 传统的集成系统中, 各个设备厂商的硬件设备之间以及各硬件设备与监控平台中的应用软件之间的信息共享是通过驱动程序来完成的。控制软件开发商要构造一个完整的监控平台往往需要针对不同的应用软件开发大量的驱动程序。OPC技术标准的制定, 使得所有的设备之间以及设备与监控平台中的应用软件之间的通信有了统一的规则。

由于所有OPC服务器接口的标准都是统一的, 因此OPC客户端应用程序能够用一种标准的方法实现对所有设备供应商提供的OPC服务器程序的访问。用户能够直接从OPC服务器读取到来自现场设备的数据, 而不需要另行开发通信程序。也就是说, 只要OPC客户端应用程序开发成功并能够使用, 就能够被用于带有OPC服务器的监控系统中。这样一来, OPC技术的引入就大大简化了监控系统的复杂性, 使用户可以独立开发OPC客户端应用程序而不必购买比较昂贵的商业组态软件。

2 项目介绍

下面以上海由由喜来登酒店系统集成软件开发项目为例详细阐述。为了实现数据共享, 以及在统一的界面对所有的子系统进行监控管理, 必须提取所有子系统需要的数据。系统通过运行在各子系统监控分机上的服务器程序采集各个子系统的数据, 加以整理后存入数据库, 同时提供监控系统。整个酒店的各个子系统共设置有1016个监控点 (其中AI点294个, DI点268个, AO点216个, DO点238个) , 监控对象主要包括空调子系统的送/回风机运行状态 (DI) 、手/自动状态 (DI) 、开/关控制 (DO) 、送风温度 (AI) 、送风湿度 (AI) 等, 给排水子系统的给排水泵运行状态 (DI) 、手/自动转换状态 (DI) 、开/关控制 (DO) 、给排水水流开关状态 (DI) 等, 照明子系统的楼层/事故照明的电源开关控制 (DO) 、电源运行状态/故障 (DI) 、电源手/自动状态 (DI) 等, 以及供配电子系统、新风机监控子系统、冷热源子系统等各子系统的数据。大楼内各子系统设备主要选择江森和霍尼韦尔的楼控产品, 主要采用OPC数据通信协议对办公大楼内的各个子系统进行集成, 并对各子系统设备的运行状态进行监测和控制, 采集并配置相关参数。整个大楼的集成网络结构如图1所示。

整个大楼的集成系统主要分为三个层次, 即管理层、控制层和设备层, 各层有着彼此不同的特点。

(1) 管理层

管理层主要是位于大楼中央监控室的监控计算机, 采用以太网进行通信, 并且能够与其他监控分机进行互联, 实现管理层上的集成。

(2) 控制层

控制层主要是运行于各监控分机中的OPC服务器程序。由于OPC服务器封装了各子系统设备的驱动程序, 因此服务器可以向下对现场设备进行数据采集, 并将采集到的数据转换为统一的OPC数据传输格式, 通过OPC接口向上传送给位于监控主机中的OPC客户端应用程序。

(3) 设备层

由于霍尼韦尔、江森等大型自动化设备厂商往往会提供OPC服务器以便进行系统集成, 因此该项目主要采用霍尼韦尔和江森公司提供的自动化设备, 包括空调子系统、新风机监控子系统、给排水系统、供配电子系统的大部分设备。没有附带OPC服务器的设备, 将由控制软件开发商为之开发OPC服务器。由于Lon Works使用开放式的, 面向对象的总线网络协议Lon Talk, 可靠性和实时性较高, 因此底层的现场设备采用Lon Works总线网络进行互联。

(4) OPC客户端和服务器

OPC客户端运行于中央监控计算机中, 负责采集并显示现场设备运行的实时数据, 管理人员通过OPC客户端对现场设备进行数据访问操作。客户端与服务器进行连接, 通过OPC服务器实现与现场设备的通信, 从而实现整个系统的数据通信, 最终达到管理和控制的目的, 实现系统集成。

3 监控平台软件体系结构

整个上位机监控系统包括三个模块, 即集成平台管理软件模块、数据通信模块、数据库模块, 三个模块既各自独立又相互联系。整个监控系统软件体系结构如图2所示。

在监控系统软件体系中, 集成平台管理软件模块主要用于实现模拟现场设备运行情况的界面显示、报警通知和报表打印等功能。

数据通信模块也就是OPC客户端应用程序, 它作为整个上位机监控系统的数据通信模块, 与OPC服务器进行连接, 通过OPC服务器与现场设备进行数据交互, 采集现场设备的运行参数。在监控点比较多的情况下, OPC服务器程序和OPC客户端程序一般运行在不同的计算机上, 通过DCOM配置实现远程的数据交互。OPC服务器将采集到的数据通过标准的OPC接口传送给位于上位机监控系统中OPC客户端应用程序, OPC客户端应用程序读取并显示采集到的各个设备的运行参数以供管理人员进行分析和使用。管理人员可以通过OPC客户端应用程序直接对设备运行参数进行配置, 以实现对现场设备的监测和控制, 实现对整个系统的集中监控和统一管理。

数据库模块在整个监控系统中也非常重要, 它负责存储由OPC客户端采集到的现场设备的数据信息, 并为集成平台管理软件提供接口, 使集成平台管理软件能够通过该接口共享数据库信息。由此, 在集成平台管理软件中既能显示模拟现场设备的运行状况, 又能显示现场设备的各类数据信息。我们采用ADO方式来实现对数据库的访问。ADO不仅支持关系型数据库, 也支持非关系型数据库, 它封装了ODBC和OLE DB的功能, 执行效率和可扩展性能都优于ODBC, 并且能够用统一的方法来访问不同的数据类型。

将OPC技术应用于整个大楼的系统集成当中, 不仅能够实现各个子系统之间的互联和互操作。而且能够实现在一个统一的集成管理平台上对大楼内所有的现场设备进行控制和管理, 这为未来进一步实现智能建筑一体化系统集成奠定了良好的基础。

4 系统客户端的开发

编写OPC客户端应用程序是通过接口调用OPC服务器的功能, 对楼宇自动化系统中的现场设备进行数据访问操作, 完成对数据的配置, 从而为监控系统提供实时数据, 以达到对系统中现场设备运行状态的实时监测。在整个OPC客户端应用程序的设计过程中, 有两个部分是最重要的, 一个部分是OPC数据读取模块的设计, 另一个部分是OPC数据保存模块的设计。两个部分的信息交互采用多线程技术来完成。我们将数据读取模块作为工作线程 (它对现场设备的数据读取工作主要在后台完成) , 将数据保存模块作为主线程。工作线程会定时读取服务器数据缓冲区中的数据, 当数据发生变化时, 作为主线程的数据保存模块就会将变化的数据保存至数据库。OPC数据读取模块主要实现与OPC服务器的数据交互, 也就是定时读取来自服务器的实时数据;也可以完成对服务器数据的写入操作。数据保存模块可以通过ADO的数据访问方式来访问OPC数据采集模块建立的数据库。

这里提到的接口功能实现主要由服务器来完成, OPC客户端应用程序就是需要通过接口函数来调用服务器接口提供的功能。当然, 函数的编写必须符合OPC数据访问规范标准。具体的OPC客户端应用程序连接和断开OPC服务器的实现流程如图3所示。

5 服务器端的设计

OPC服务器的功能主要是通过封装在其内部的设备驱动程序实现对现场设备的数据访问, 然后通过统一的OPC接口将数据传递给OPC客户端。因此, 需要按照OPC数据访问规范的要求完成OPC服务器的结构、数据传输机制和接口功能的设计与实现。在OPC服务器的结构设计中, 服务器的数据采集功能主要参考OPC数据访问规范2.0版本来实现。根据OPC数据访问规范中有关服务器的描述, OPC服务器的结构应如图4所示。

整个服务器的设计主要包括两个部分, 一个是与客户端进行通信的OPC标准接口类的设计, 另一个是对现场设备进行数据采集的硬件通信模块部分的设计。标准接口类部分的设计目标主要是按照OPC数据访问规范的要求, 分别实现各内部组件对象 (主要包括OPC Server对象和OPC group对象) 的接口功能, 以及实现将从现场设备中采集到的数据与接口类中的Item相关联, 转换为统一的数据格式传递给OPC客户端应用程序的功能。硬件通信模块的设计目标主要是根据设备支持的通信协议完成I/O动态链接库的设计, 并实现通过调用动态链接库中的API函数进行与现场设备的数据交互的功能。

OPC服务器的工作流程如图5所示。

6 OPC客户端的测试

集成平台管理软件主要采用自行开发的BMS监控软件, 通过BMS监控软件来监控并显示空调系统设备的运行状态。监控软件空调系统的界面如图6所示。

图6显示了大楼内空调系统中空调机组的配置情况, 点击进入空调机组可以看到每一空调机的具体运行状况, 如图7所示。

从图7中我们可以看到, 空调机组运行状况界面包括空调机组的5个运行参数, 即故障报警、空调机手/自动设置、空调机运行/停止控制选择、送风温度以及送风湿度。这5个参数的读取和配置由监控系统中的OPC客户端应用程序来完成, BMS监控软件共享OPC客户端应用程序的系统数据库。OPC客户端应用程序对空调系统设备OPC服务器进行数据访问操作的主界面如图8所示。

从图8中可以看出, OPC客户端应用程序首先与空调系统设备的OPC服务器进行连接, 然后添加组;在与服务器连接之后, 就可以读取到来自服务器的空调机设备参数 (即故障报警、手/自动设置、运行/停止控制选择、送风湿度、送风温度) 。

通过以上OPC客户端应用程序在实际的工程项目中的测试可以看出, 本课题设计的OPC客户端应用程序能够成功地运用到大楼内上位机监控系统中, 满足通过服务器对现场设备的数据访问操作的要求。OPC客户端应用程序设计的目的不只是为了读取一个设备的数据值, 而是要实现对整个建筑内所有现场设备的数据访问操作。只要设备厂商提供了其子系统设备的OPC服务器, 并将其通过网络进行互联, OPC客户端应用程序就能够通过多线程的方式同时对大楼内所有的OPC服务器进行连接, 在同一界面环境下对现场设备进行数据读取和配置。这样就使得管理人员在需要对多个设备进行数据访问时, 不必同时操作多个界面, 从而节省了系统资源。由于OPC客户端和OPC服务器的接口标准是统一的, 所以即使现场的硬件设备进行了升级或完全改变, 也只需要替换该设备相应的OPC服务器或更新服务器内部封装的设备驱动程序, 而不需要对客户端程序作很多改动, 只要在程序中更换一个相应的Prog ID即可。所以说OPC客户程序的代码重用率是相当高的。

7 结束语

随着自动化技术、网络技术的快速发展, OPC技术规范也在不断地发展和创新, 它所拥有的强大应用潜力已经在许多领域得到了展示。随着Web服务的广泛应用, 在楼宇自动化领域, 基于Web服务的自动化设备在远程监控、维护、管理等方面的需求越来越迫切。将OPC XML技术应用于楼宇自动化系统集成, 更能提高各种应用系统在异构平台上基于Internet技术的互联能力和互操作性。同时, 由于其采用软件方式, 在实现控制系统和信息系统的无缝连接的同时更易于实现功能的扩展, 使得系统更加开放, 势必将成为未来楼宇自动化系统集成的又一种高效的方法。

参考文献

[1]王再英, 韩养社等.楼宇自动化系统原理与应用[M].北京:电子工业出版社, 2006.45～49

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[6]孟逢逢.冗余OPC数据采集系统的设计与实现[J].计算机应用, 2009, 1:13～15

OPC技术 第5篇

关键词：OPC技术；城市污水处理；控制系统；应用研究

一、OPC技术概述

通常企业会选用不同厂家的硬件设备用于控制系统中，但是不同厂商所生产的设备之间的通讯协议是不兼容的，这样就导致通讯相对比较复杂。作为自动化系统的厂商则希望能够将不同厂家的软硬件产品集成到一起，实现不同厂家设备之间的相互通信及相互操作，并且能够将工业现场的数据从车间直接汇入到企业整个信息系统之中。因此，企业在综合自动化的过程中更加关注实时数据的有效、可靠、实时及高效的获取。OPC技术就是在这种时代背景之下产生的。OPC（OLE（Object Linking and Embedding）for Process Control，一一用于过程控制的OLE）作为软硬件的一个中间件，就能够解决上述所出现的问题，其为工业数据通讯提供了一种标准。

OPC技术是在微软的OLE/COM技术的基础之上发展而来的一项技术规范及标准，其主要运用的是Client/Server模型，该模式具有语言无关性、易于集成性及代码重用性等特点，同时其明确了一组COM对象和其双接口的定义。OPC的服务器同时也可以成为OPC的数据源，其数据的使用者主要是OPC应用程序。PLC、DCS及条形码读取器等控制设备均可以作为数据源，且其他的应用程序或者是数据库也可以作为数据源。针对不同构成的控制系统，OPC服务器不仅可以是和OPC应用程序在同一台计算机上运行的本地的OPC服务器，还可以是在其他计算机上运行的远程的OPC服务器。一个客户程序能够同时和一个或者是多个厂商提供的OPC服务器进行连接。

OPC技术的诞生主要是为了解决现场管理层和过程管理之间的通信标准而设计的一种标准或者是规范，它为过程管理客户端和现场数据源之间进行通信提供了一种标准模式。作为硬件生产厂商，主要的任务是开发设备数据的访问接口，也就是数据的采集端口，并称之为OPC Server，该部分封装了针对具体硬件设备的数据通信逻辑，提供标准的OPC接口供客户访问，从而完全实现了软/硬件的隔离。而由软件开发商来负责创建服务器的对象及访问服务器所支持的接口，即客户程序端，视为OPC Client。

二、应用实例

（一）污水处理工艺

某城区的污水处理主要采取一级处理和二级处理两种处理工艺。一级处理主要是运用物理法将污水中的悬浮物及部分的有机物取出，具体做法如下：首先将管网中的污水排放到控制井中，进而有效条件污水量和水质，确保污水的处理时限稳定平衡的运转。接着分别利用粗细格栅来截阻颗粒较大的悬浮物。最后利用重力分离的原理，在沉砂池中将污水中所包含的砂粒及矿渣等无机颗粒进行分离，并利用吸砂机将沉砂吸出，再送至砂水分离器当中。

二级处理是基于一级处理的基础之上，主要是采取物化法将污水中的胶体和溶解性物质去除，其主要是采用CASS池工艺生化处理，CASS池包含了厌氧池、好氧池及沉淀池等。首先在厌氧区处理一级处理后的污水，利用厌氧池中的污泥来吸收污水当中的部分有害物质，然后将污水放进好氧池中，利用鼓风机来提供微生物所需要的氧气，并和池内的活性污泥进行混合成为混合液；接着在曝气池当中对其进行连续且充分的曝气；然后将污水放入沉淀池当中，沉淀之后的污泥流入污泥浓缩池当中进行处理，并将沉淀杂质比较少的上清液通过污泥回流泵送至厌氧池进行循环处理。最终经过CASS池、接触池并进行加氯消毒之后，该污水已经达到了国家的排放标准。

（二）污水处理系统结构

在该城区的污水处理自动系统中，依据其污水处理工艺、构筑物及整体控制的需求，其自动控制系统总共设置了3个现场PLC监控站及1个中心控制室，以便于实现分散检测及控制和集中显示管理。其中污水处理过程中的粗格栅和污水提升泵房的控制、变配电室的控制室及污泥脱水机房控制室等主要由3个现场监控站进行监督管理；并在厂区综合办公楼内设置中心控制室，且中央控制室当中的中央监控机能够监视整个厂区各个工艺设备的运行情况、工艺过程中的相关参数、主要设备的控制机事故报警和主要参数的越限报警等。下位机系统采用PLC，上位机系统采用IPC（工业PC机）。

该污水处理自动控制系统主要采用的是集散型的控制系统，也就是分别由上位机、通信网络、现场控制站（PLC可编程的控制器）和就地控制盘共同组成。在就地控制室内设置各个现场控制站，且各个现场控制站主要是将收集到的各种参数及信号传输至中央监控管理计算机，同时接收上位机的指令。如果上位机系统出现故障，则整个自动控制系统依然可以依照预先编好的程序来控制整个辖区内的设备。就地控制盘直接设置在被控设备的附近，其主要作为工艺设备成套的控制装置，并具备3种主要的控制功能：第一，就地手动控制，主要用于自动控制系统发生故障或者需要检修的时候；第二，远程遥控控制，通常用于异常情况下的控制，操作员主要在中心控制室直接进行控制；第三，自动控制。该种情况主要用于系统自动运行的模式之下。以上三种控制模式在实际运用当中，其控制的级别由高至低依次为：现场手动控制、遥控控制、自动控制。

（二）OPC技术的通信实现

在该污水处理工程中，主要选用的是西门子及罗克韦尔公司所生产的PLC作为OPC Server，并且在上位机当中开发了OPC Client，并实现了这2种PLC之间的互操作。西门子公司为S7-300/400提供的OPC Server接口集成在Simatic Net软件包内，所以可直接利用S7系统提供的OPC Server；同时，在PC机上创建OPC服务器，并采用Simatic Net软件建立Profibus-DP网络，实现了OPC服务器与S7 300 /400系列PLC输入、输出接口点对点的连接。

RSL inx是AB可编程控制器在Windows环境下建立工厂所用通信方案的工具，它不仅提供了多种网络驱动程序，而且提供了快速的OPC，DDE和Custom C /C++接口。在项目的具体实施过程中，采用VB软件编写OAPC客户端应用程序，实现了上位机与Logix5550控制器之间的通信。

首先在WinCC中组态监控画面，再在Logix5000中进行I/0组态及控制程序编写，然后在RSL inx中配置通信驱动，最后采用OPC技术实现RSL inx与W inCC之间的通信以及AB PLC与s7-300 PLC之间的互操作。待RSL inx配置完后，再到W inCC里新建用于监控的变量，最后利用RSL inx中Edit单下的Copy /DDE OPC Link功能，找到所需的通信地址、OPC链接格式。逐个建立完这种链接后，即可在WinCC里像使用本地直接链接的变量一样使用通过OPC链接的变量。

总之，在本城区污水处理工程中，充分利用OPC技术所开发出的智能控制系统，有效降低了系统造价成本，确保了通信网络具备较好的兼容性及稳定性，并有效实现了不同厂商设备之间的无缝集成，且确保了通信的时效性和快速性，因此OPC技术在污水处理工程中的应用值得大力推广。

参考文献：

[1]吉顺平，孙承志，路明.西门子PLC与工业网络技术[M].北京：机械工业出版社，2008

OPC技术 第6篇

现代工业过程监控系统中大量使用着各个厂家的组态软件, 如WinCC、iFix、Intouch、组态王 (King View) 、力控、MCGS等[1]。这些组态软件的应用大大提高了工业控制的自动化程度, 同时也存在一些问题, 如在一个工厂中, 由于不同监控系统的生产厂家不同, 使得各组态软件之间的通信存在一定困难。虽然大品牌的组态软件都支持通用的硬件设备, 可直接与PLC等硬件设备通信, 但这需要改变系统的结构。为了不改变系统的结构, 可通过网络来共享数据, 这时就可以采用OPC (OLE for Process Control) 技术。

OPC建立在OLE规范之上, 为工业过程控制领域提供了一种标准的数据访问机制。在OPC出现以前, 工业过程控制领域用到大量的硬件设备, 软件开发商需要开发大量的驱动程序来连接这些设备。而OPC规范能在硬件供应商和软件开发商之间建立了一套完整的“规则”, 只要遵循这套规则, 数据交互对两者来说都是透明的, 硬件供应商无需考虑应用程序的多种需求和传输协议, 软件开发商也无需了解硬件的实质和操作过程。接口的任务由硬件生产厂家或第三方厂家完成, 以OPC的形式提供给用户, 解决了软、硬件厂商的矛盾, 完成了系统的集成, 提高了系统的开放性和可互操作性。OPC技术的实现包括2个组成部分:OPC服务器及OPC客户端。OPC服务器是一个现场数据源程序, 它收集现场设备数据信息, 通过标准的OPC接口传送给OPC客户端[1]。OPC客户端是一个数据接收程序, 如人机界面软件 (HMI) 、数据采集与处理软件 (SCADA) 等。OPC客户端通过OPC标准接口与OPC服务器通信, 获取OPC服务器的各种信息。符合OPC标准的客户端都可以访问来自任何生产厂商的OPC服务器程序。

本文中, 笔者利用OPC技术, 以在组态王与WinCC之间通过工业以太网进行数据传输为实例, 介绍OPC技术在组态软件之间的应用。

1 系统结构

将安装有King View的上位机作为OPC服务器, 安装有WinCC的上位机作为OPC客户端, 系统结构如图1所示。

2 King View端的配置

在本地上位机中安装有King View 6.52版软件, 作为系统的监控组态软件, 与下位机PLC系统通信, 完成数据的采集和控制功能, 实现整个控制系统的集中监控。同时为了满足集成自动化的需要, 上层的管理级要采集该监控系统的数据, 在保证不修改该监控系统硬件的情况下, 只对软件部分进行适当的修改便可实现数据的传输。这里利用King View的OPC功能, 其本身可以充当OPC服务器, 向其它符合OPC规范的控制系统提供数据。在King View中定义相关的变量, 并和采集数据的硬件连接;然后在充当客户端的其它应用程序中与King View运行系统建立连接, 并且添加数据项目, 便能实现数据通信和调用功能。在应用程序运行时, 客户端将按照指定的频率采集King View的数据。

King View作为OPC服务器的配置过程:在King View开发系统中, 首先建立King View为OPC Server, King View的OPC服务器名称为“KingView.View.1”;然后对充当OPC服务器的上位机进行DCOM程序的配置, Win 2000/Win NT/Windows XP及以上版本的操作系统自带DCOM配置程序, 在Windows“开始”菜单中选择“运行”, 在编辑框中输入“dcomcnfg”, 即可进入到“组建服务”对话框, 在目录树中依次打开“组件服务”-“计算机”-“我的电脑”-“DCOM配置”, 选择“我的电脑”属性, 打开“我的电脑属性”对话框, 在“COM安全”属性页中, 对“访问权限”和“启动和激活权限”进行设置, 添加“everyone”用户, 并将其权限分别设置为“允许访问”、“允许启动”和“完全激活”。

然后在“DCOM配置”列表中选中“opcEnum”, 单击“属性”按钮, 进入到“opcEnum属性”对话框, 在“安全性”属性页中选中并编辑“使用自定义访问权限”、“使用自定义启动权限”和“使用自定义配置权限”, 添加“everyone”用户, 并将其权限分别设置为“允许访问”、“允许调用”和“完全控制”[2];然后在“身份标识”属性页中选中“交互式用户”。

最后回到“DCOM配置”列表中, 选中kingview.view, 单击“属性”按钮进行属性配置。同样, 在“安全性”属性页中选中并编辑“使用自定义访问权限”、“使用自定义启动权限”和“使用自定义配置权限”, 添加“everyone”用户, 并将其权限分别设置为“允许访问”、“允许调用”和“完全控制”;然后在“身份标识”属性页中选中“交互式用户”。

服务器端定义完成后, 在“组建服务”对话框上单击“确定”按钮关闭对话框。进入King View运行系统, 此时King View即可作为OPC服务器。

3 WinCC端的设置

WinCC可以作为OPC服务器和OPC客户端, 在此处作为OPC客户端。WinCC OPC客户端可以访问多个OPC服务器, 计算机上WinCC项目作为WinCC OPC客户机使用, 对每个OPC服务器必须创建一个连接, 才能使得WinCC OPC客户端作为管理层的监控中心。

在WinCC OPC客户端上需要对WinCC项目进行组态:OPC通道的组态和用OPC条目管理器组态访问。在WinCC资源管理器的浏览窗口中, 单击“变量管理器”符号, 从“变量管理器”的弹出式菜单中选择“添加新的驱动程序”条目, 打开“添加新的驱动程序”对话框。选择“OPC.chn”驱动程序并单击“打开”按钮, 它将创建通道并在变量管理器中显示通信驱动程序。这样便完成了添加OPC通道到WinCC OPC客户端的WinCC项目中。

在WinCC OPC客户端上, 从“OPC组 (OPCHNUnit#1) ”通道单元的弹出式菜单选择“系统参数”条目, 打开“OPC条目管理器”。在OPC条目管理器的浏览窗口中单击想要访问的计算机名称, 即OPC服务器所在计算机的名称, 此时OPC条目管理器显示出该计算机的所有OPC服务器的ProgID。这里选择“KingView.View.1”, 即King View作为OPC服务器时的名称。在该步骤中, OPC服务器和OPC客户端所在的计算机必须已经在网络上连通。

然后在OPC客户端上建立变量, 在变量地址选择对话框中选择OPC服务器中的变量, 完成后变量添加到WinCC OPC客户端的WinCC项目中。在组态画面中组态变量显示框, 以显示实际的变量值。

此时若远程的King View OPC服务器已经启动, 则运行WinCC OPC客户端, 便可以看到变量的实时动态变化。

4 结语

介绍了利用OPC技术实现2种组态软件通信的方案设计及相关软件的设置步骤, 为其它组态软件之间的通信提供了一种模式。

参考文献

[1]张石, 高麟.控制系统组态软件的现状与发展[J].工业控制计算机, 1997 (5) :1-3, 7.

OPC技术 第7篇

关键词：OPC技术,OPC服务器,数据通信,自动报表,VB

0 引言

为了更好地利用电能资源, 调整电网的峰谷电量, 国家对工业用电实行分段计费。在不同时段实行不同的费率标准。企业也会根据不同的用电部门、职能、生产环节、设备功率等, 划分用电单元并构建内部电网, 从而了解企业中各部分的用电状况, 便于进行载荷分析与控制。在企业的配电室中, 在输电线的每一分路上均设有电表, 从而实现对各部分的电量测量。以前配电室中需要配备专门的抄表人员, 在特定的时间人工记录所有电表的读数。随着电子技术和信息通信技术的发展, 一些电能表具有了红外抄表和通信功能, 利用电表厂商或电网配套系统生产商开发的专用程序可以对电表数据进行采集。但是这些软件具有专用性, 且功能相对简单, 难以满足企业对电能数据采集的特殊要求, 同时大大制约了设备的扩展和升级。

1 数据采集原理

针对专用程序的不足, 利用OPC技术进行电能数据采集系统设计。不同厂商的硬件设备, 通过OPC工业标准所确定的数据访问标准进行通信, 可以使软件开发过程中, 无需对不同硬件分别开发相应的驱动程序和通信接口。采用OPC技术进行电能数据采集系统的开发, 可以使上位机软件与不同品牌的电能表, 按照不同的通信规约进行连接, 大大提高系统的兼容性和适应性[1]。

数据采集的过程就是一个数据在不同设备和程序间传递的过程。在OPC数据采集系统中, 监测量通过数据采集设备转换成电信号传递到OPC服务器, 在这一过程中, 利用安装在应用系统上的OPC服务器程序, 可以方便的按照设备的通信规约进行设置, 进而将数据采集到电脑中。之后OPC服务通过OPC技术所提供的标准软件接口, 将采集到的数据传递到客户端应用程序, 从而完成数据采集过程[2]。客户端允许同时连接多个OPC服务器, 一个服务器又可以同时连接多个设备;客户端可以与服务器安装在同一系统中, 又可以安装在网络上的另一系统中, 这些特点使得基于OPC技术的数据采集系统具有灵活的结构和良好的扩展性能[3]。

2 系统结构

电能数据采集系统的硬件结构如图1所示, 多功能电能表通过RS-485电气接口连接到主机的PCI/RS-485转换卡上, 从而使电能表所记录的正向有功电能量能够通过COM接口连接到OPC服务器软件KEPServer EX上。利用VB编写客户端程序, 连接到OPC服务器, 即可对电能数据进行采集。

3 OPC服务器设置

根据监控程序的通信特点, 预先对OPC服务器进行相应的设置。主要编辑的内容有编辑发送代码的格式和读取接收代码的数据位。利用KEPServer EX软件, 可以方便的建立OPC服务器, 按照设定的格式发送数据, 并提取设备响应中的数据位。

对符合DL/T645-1997通信规约的电能表, 根据报文格式读取其正向有功总电能, 需要向其发送的请求帧为:68 01 0000 00 00 00 68 01 0243 C3 DA 16[4]。根据报文格式编辑KEPServer EX的用户自定义驱动如图2所示。当电能表正向有功电能为0时, 设备响应帧应为68 01 00 0000 00 00 68 81 06 43 C3 33 33 33 33 2A 16, 则在软件中将电能数据变量的格式设置为32-bit, 从响应数据段的第13 byte开始读4 byte。

4 上位机程序设计

OPC是基于COM技术发展起来的面向工业控制的特殊COM接口, 利用VB语言可以开发基于OPC技术的客户端应用程序[5]。电能数据采集系统的上位机程序负责将车间中30块电能表的实时正向有功电能量显示在界面上, 在设定时间进行自动抄表, 并且能自动生成每日的Excel电能报表。该系统包含两大部分, 监控系统界面和报表程序, 抄表获得的电能数据保存在Access数据库中, 方便数据的检索, 同时又保证了数据的安全性。

4.1 监控系统的编制

监控系统是电能数据采集系统的基础, 包含控制按钮、文本标签、通信状态图标和数据显示框。监控系统的主要功能是连接OPC服务器、显示连接状态和实时数据以及进行系统操作[6]。其中, 连接OPC服务器是通过以下代码实现的:

(1) 声明变量

(2) 连接OPC服务器

电能数据采集系统连接OPC服务器, 首先需要创建OPC服务器对象、OPC组集合、OPC组、OPC标签集合以及OPC标签, 然后将OPC标签与OPC服务器中的数据相对应, 通过OPC技术提供的标准接口, 就可以将OPC服务器所采集到的测量数据传递到上位机程序。

4.2 报表系统的编制

数据报表功能是通过OPC服务器、数据库文件和Excel文件共同完成的[7]。在设定的时间, 系统自动调用存储子程序, 将实时电能数据存储在数据库文件中, 其具体的程序段为:

sql="INSERT into普通表values ("&A (0) &", '"&Now () &"') "

在设定的报表时间, 系统会自动打开Excel报表的模板文件, 然后将数据库中的数据填入到Excel表格中, 其具体的程序段为:

当天数据库的所有数据均填入数据报表后, 系统会自动将Excel以日期为文件名转存到以年月为名称的文件夹中, 实现报表的有序存储, 其具体的程序段为:

My_path="d:电能数据”&Year (Now) &"-"&Month (Now) &""

xl Book.Save Copy As My_path&"”&Year (Now) &"-"&Month (Now) &"-"&Day (Now) &".csv"

4.3 运行调试

在工作机上设置相关参数并运行程序, 系统运行后的界面如图3所示, 监控系统能够正常运行, 并自动采集电能数据。

5 结束语

本设计基于OPC技术的标准接口, 能够灵活地实现不同品牌、不同类型电表的数据采集。通过上位机程序, 可以实现电能数据的实时监控、数据库存储和自动报表。相比于其他数据采集程序, 该系统适应性和兼容性强, 设计和使用简便, 具有良好的可扩展性。

参考文献

[1]蒋健.基于OPC数据通讯技术的实时监控系统研究与应用[D].南京:东南大学, 2006:1-5.

[2]林丽燕.OPC在试验除尘器控制系统中的应用[J].工业控制计算机, 2010, 23 (9) :39-40.

[3]曾瀚鹏.OPC技术在高速公路电力监控系统的应用[J].中国交通信息化, 2010, 12 (8) :131-132.

[4]DL/T 645-1997, 多功能电能表通信协议[S].北京:中华人民共和国电力工业部.

[5]唐恩.基于OPC和WinsockAPI的远程数据采集系统设计[J].自动化与仪器仪表, 2011, 31 (5) :52-54.

[6]肖俊.OPC客户端订阅式数据采集的实现和研究[J].工业控制计算机, 2011, 24 (8) :68-69.

OPC技术 第8篇

如何检验复杂先进的控制算法, 并将其有效地应用在生产现场一直是工业控制领域普遍关注的热点问题。PLC+工控机模式是常见的分布式监控系统结构, 但是PLC编程语言简单, 无法实现复杂的控制算法, 而传统的PID算法已经不能满足实际控制的需要, 神经网络、模糊控制等复杂算法取代PID算法成为工业控制的发展趋势[1]。

MATLAB工程计算能力强大, 程序设计流程灵活, 可实现复杂的控制算法[2]。若将MATLAB应用到PLC控制系统中, 将有利于故障诊断和过程控制复杂算法的设计与实现。但要实现上述目的, 问题节点在于PLC和MATLAB之间的数据交换。本文介绍通过OPC技术实现MATLAB与PLC之间数据交换的方法, 并通过一个实际的例子来说明PLC与MAT-LAB通讯的原理及过程。

1 OPC技术

OPC是以微软公司COM和DCOM技术为基础而创建的一种应用于自动化领域的软件接口标准, 具有传输可靠、速度快的特点, 已广泛应用在工控行业的各个领域[3]。

OPC目标是在客户和服务器之间构建一种通讯和数据交换的工业标准机制, 只要遵循OPC标准, 客户和服务器间就能形成一定规范的链接关系, OPC服务器就可为客户提供数据服务。通常情况下OPC服务器主要由服务器对象 (Server) 、组对象 (Group) 和数据项对象 (Item) 3类组成[4], 具体层次关系如图1所示。

2 MATLAB与PLC之间的通讯实现

PLC采集现场的数据, 通过工业以太网传给工控机, 再通过工控机内部的OPC协议分别传给组态软件和MATLAB的工作空间, 组态软件用来监控系统, 而MATLAB通过算法取得最优数据, 然后再通过OPC协议和以太网将数据返回到PLC内。数据交换系统结构如图2所示。

打开MATLAB并在指令空间中输入“opctool”, 在OPC工具箱进行OPC的配置, 将MATLAB设为本地服务器, 然后把“CoDeSys.OPC.02”添加为客户, 点击“connect”, 连接之后, 在客户端添加一个组, 重命名为“INPUT”, 并且在该组中添加一个对象, 画面如图3所示, 可以看到, 在PLC配置中设置的两个变量都显示在添加对象的对话框的左边, 选中“INPUT”变量, 点击“add”, 则PLC的变量“INPUT”添加到了组“INPUT”中。用同样的方法添加一个“OUTPUT”组, 然后将PLC的变量“OUTPUT”添加到组“OUT-PUT”中, 这时在PLC的模拟量输入端给一个5V的信号, 且看到在PLC编程软件PLC配置中, 模拟量输入有了一个整型值, 而在MATLAB的OPC工具箱中, 选中“INPUT”变量, 也显示了一个整型值, 它的值和PLC配置中模拟量端口显示的整型值完全相等。

接着在MATLAB的Simulink中对这个模拟量输入实时监测, 然后将此模拟量再送到模拟量输出端子。首先在MATLAB的Simulink工作空间中加入“OPC Configuration”、“OPC Read”、“OPC Write”三个模块, 并做好相应的配置。“OPC Read”模块中加入变量“INPUT”作为对象, “OPC Write”模块中加入变量“OUTPUT”作为对象, 添加完毕后PLC的两个变量名显示在Simulink工作空间的“OPC Read”和“OPC Write”中, 说明PLC的两个变量都已经导入到Simulink的工作空间。然后, 将“OPC Read”的端子V和“OPC Write”的端子相连, 再在中间加入一个“scope”, 用来实时显示从PLC读过来的数据, 配置好的Simulink工作空间如图4所示。设置完毕后开始仿真, 双击“scope”, 则随着时间的推移数据也在实时显示, 通过调节模拟量输入端的电压值, 可以看到显示数据也在随着调节而实时变化, 如图5所示。

这时PLC硬件配置中在线显示的数据、模拟量输入端口显示的数据和模拟量输出端口显示的数据完全相等, 与“scope”监测到的数据以及opctool中组“IN-PUT”和组“OUTPUT”中的两个变量的数据也完全相同, 由此可得, 模拟量输入的值通过MATLAB的Simulink中的OPC准确无误地传送到了模拟量输出端口。

3 结束语

(1) 文献[5]提出用MATLAB和组态软件通过OPC技术进行数据交换, 实现了PLC与MATLAB之间的数据交换, 但是要经过两层OPC协议, 而本文提出的MATLAB和PLC直接用OPC协议进行数据之间的通讯, 只经过一层OPC协议, 实时性强。

(2) 本文验证了模拟量输入数据通过OPC协议, 经过MATLAB的Simulink空间传送到模拟量输出端子, 有了这个基础, 可以在“OPC Read”中添加任何现场的开关量或模拟量数据, 而在“OPC Write”中添加需要控制的开关量或模拟量输出变量, 然后在它们之间加入智能控制算法的工具箱以及控制系统的数学模型, 就可以实现控制系统的精确控制。

(3) 工业控制系统一般都是一直在运行的, 平时用Simulink做仿真时都是设定一个仿真时间值, 要想使Simulink能够一直处于工作状态, 可以将仿真值设为“inf”, 这样控制系统就可以一直运行, 而不用担心Simulink仿真时间结束导致系统瘫痪。

摘要：PLC具有结构简单、编程方便、可靠性高等特点, 在工业及生产过程中得到了广泛应用, 但PLC的编程语言功能简单, 无法实现复杂的控制算法;MATLAB是一种高级矩阵语言, 并且包含工具箱和Simulink仿真环境, 可通过对控制系统进行可视化建模、仿真等工作, 实现复杂控制算法, 但不能直接应用在实时控制中。采用OPC通信技术, 实现MATLAB与PLC通讯, 为PLC控制下复杂算法的实现提供了技术基础。

关键词：OPC技术,MATLAB,PLC,通讯

参考文献

[1]王树东, 毕作文, 王红波.OPC技术下PLC与MATLAB相结合的实时模糊控制系统[J].电气自动化, 2011, 33 (5) :11-14.

[2]林宝全, 陈冲.基于MATLAB与PLC的实时控制系统[J].南昌大学学报 (工科版) , 2011, 33 (3) :298-302.

[3]柴兆森.基于工业以太网和OPC技术的异构系统集成研究[D].兰州:兰州理工大学, 2009:12-15.

[4]唐立学, 梁伟平, 杨维波.基于OPC的MATLAB与iFIX数据通信实现的过程控制[J].电力科学与工程, 2008, 24 (2) :26-28.

OPC技术 第9篇

关键词：OPC服务器,OPC客户端,能源监测,SCADA

0 引言

目前,随着国家对节能减排的重视程度越来越高,许多专业的建筑节能企业都建立起了自己的能源监测系统,用于一些大型建筑能耗情况的实时监测,并将监测到的数据储存到数据库进行分析最终得到节能效益报告供管理层决策。随着工业技术的发展和生产经营管理需求的提高,越来越多的数据需要进入能源监测系统以得到更精确、更科学、更系统的分析结果,不仅仅是传统的电量表,还包括了工业控制系统PLC、DCS等。能源监测系统一般采用企业专网进行数据传输,属于管理层网络,而PLC/DCS工控系统都是生产工艺的小范围专网,属于控制层网络,安全要求很高。二者进行数据通信需要解决数据接口和系统安全两个问题,为实现能源监测系统对底层系统数据的采集,优化网络系统联网结构,减少二次计量仪表的投入成本,本文提出利用OPC数据通信技术来解决能源监测系统与PLC等控制系统间通信的问题。

1 OPC介绍

OPC是用于工业过程控制中的一种新的通信技术标准,是与硬件厂商无关的软件数据交换标准接口和规程。在各应用之间提供一种透明的数据访问以解决过程控制系统与其数据源的数据交换问题,它的出现为基于Windows的客户端应用程序和现场过程控制应用系统建立了桥梁。硬件生产厂家或第三方厂家负责开发访问接口,并以OPC服务器的形式提供给用户,这样很好的解决了软、硬件直接通信的矛盾,完成了系统的集成,提高了系统的可互操作性和开放性。

OPC技术通过OPC服务器和OPC客户端两部分来实现。OPC服务器负责从各种现场设备、系统、控制器获取数据,并通过标准的OPC接口将收集到的现场设备数据传递给OPC客户端应用程序。

而OPC客户端为数据接收端,主要通过OPC标准接口从OPC服务器中获取需要的各种数据信息。OPC标准的最大优点是凡是符合OPC标准的客户端应用,可以不用关心任何底层的硬件设备特性,也不必考虑软硬件之间的通信问题,只要通过OPC标准接口就能方便地从硬件厂商提供的OPC服务器中获得所需要的所有数据信息,而且OPC客户端能够同时与多个OPC服务器进行通信,OPC服务器也能同时为多个OPC客户端提供服务,从而降低了监测系统上层开发难度,并且增加了系统的灵活性和可扩展性。

2 建筑能源监测系统介绍

2.1 系统网络结构

本系统根据其结构特点可分为现场数据采集层、数据处理层及数据展示层。系统网络结构如图1 所示。

展现层:PC机进行一般的业务操作,大屏幕显示监控信息,手持终端进行设备巡检,电子信息板实时发布相关信息。

SCADA层:主要负责与设备PLC、DCS、智能表计进行通信,采集实时数据和传输控制命令。

数据库:实时数据库存储SCADA系统实时采集到的数据,历史数据库存储系统运行的历史数据,业务数据库存储维持系统运行的业务数据。

现场数据采集层:现场传感层集合了所有的现场传感器,包括温度、湿度、压力、流量等,以及各个电量表计。现场传感器层通过Modbus协议,走485总线的方式将现场采集的数据传到数据汇流层。

2.2 现场数据采集

本系统所有的数据都来自于现场传感器采集到的实时数据,因此数据采集的对象以及采集数据的方式对整个系统的后台数据分析起着至关重要的作用。目前,本系统数据采集的对象主要是建筑中的空调系统、采暖系统、照明系统、办公系统和其他各类耗能设备。

2.2.1 照明、办公及动力系统

本系统需要采集的一个重要数据就是建筑内各设备和线路的电力消耗,包括照明系统、办公系统、空调动力系统和其他动力系统。其中,空调动力系统的电力数据已通过集成中央空调节能系统解决。照明系统、办公系统及其他动力系统主要采集所有设备的有功功率、功率因素、累计电量等。采集仪表采用具有远传功能的多功能电能表,多功能电能表具有监测和计量三相电流、电压、有功功率、有功电度、无功功率、无功电度、有功功率因数、频率、总谐波含量功能。具有RS-485标准串行电气接口,采用MODBUS标准开放协议或符合《多功能电能表通信规约》中的有关规定。

2.2.2 中央空调系统

由于传统的中央空调存在着很大的节能空间,许多大型建筑都对中央空调系统进行过节能改造,通常都会有自己的中央空调节能系统,因此在获取现场空调系统、采暖系统的能耗数据以及设备状态数据时,往往会优先考虑将中央空调节能系统集成到本系统中来以减少现场采集设备的成本。以深圳清华研究院为例,深圳清华大学研究院中央空调机组共两台,单机制冷量为300RT。中央空调系统冷冻水泵3台,功率55kW,扬程30m,流量346m3/h;冷冻泵启动采用传统的Y-△启动方式,启动后随中央空调机组长期满负荷运行,存在着很大的浪费,经过节能改造,每台控制柜通过PLC控制相应冷冻泵变频运行,并采集这台冷冻泵的数据包括冷冻水进出水温度、冷冻泵运行频率、功率、流量、压力等,最后将所有的数据传送到中央控制柜中的PLC,中央控制柜通过以太网与客户端组态王通信,最后由客户端显示所有设备运行状态及能耗情况。

2.2.3 环境数据采集

外部环境对建筑能耗的影响非常重要,但一般的能耗监测系统往往忽略这一影响因素,导致不能得到更加科学、系统的能耗报告,本系统重视了对外部环境数据的采集,采集的数据包括:

(1)室外气象数据:包括温度、相对湿度、CO2浓度、大气压力、天气情况等。

(2)室内环境数据:包括温湿度、CO2浓度、空气平均流速。

(3)建筑物本体参数:建筑地理位置、建筑外形、建筑材料、传热系数、窗体面积、窗体结构、楼层数、建筑功能、建筑高度等等。

3 基于OPC的设计

结合能源监测系统中对基础数据采集的需求, 可以发现通过OPC技术可以很好的解决系统中不同类型系统数据采集的集成问题, 因此基于 OPC标准的通信方案在本系统中的应用具有非常典型的代表意义。

3.1 系统通信方案

OPC标准为系统中基础数据通信的整合提供了可行性方案。系统架构方案如图 2所示。在这种架构下,基础自动化级及以下的通信都是由硬件厂商解决,并且提供相应的 OPC 服务器,系统的 SCADA层不需要关心具体底层具体使用什么协议,只需要开发符合 OPC标准的客户端监测程序, 就可以调用 OPC接口与不同硬件厂商提供的 OPC服务器程序进行通信。使用这样的架构, 系统的 SCADA层对现场数据的访问非常便捷,而且有效的解决了以下问题。

(1)集成了传统的离散I/O系统、广泛应用的现场总线控制系统FCS和PLC系统。

(2)利用OPC增强了系统的可扩展性,如果系统需要集成新的系统或增加新的设备,只需要将新的系统或设备接入本系统,并且安装用于访问该系统或设备的OPC服务器,扩展后的系统便可正常工作,不会影响其它系统的使用和运行,在SCADA层增加访问此服务器的OPC客户端模块便可实现对新系统或设备数据的访问。

(3)利用OPC实现不同系统间的数据交换,在本系统中经常会出现不同系统间的数据交换,例如中央空调节能系统往往需要来自外部环境的数据来分析外部环境对空调能耗的影响,而通过OPC技术可以很方便的解决这一问题,所有系统的数据信息都通过各自的OPC服务器集中到SCADA层的OPC客户端,并由它充当信息的集散地,例如外部环境系统采集到的数据会通过自己的服务器传送到OPC客户端,然后客户端会通过中央空调系统的服务器将外部环境的数据发送至该系统,实现不同系统之间的信息交互。

3.2 VC环境下OPC客户端开发

OPC客户端程序在设计时需要遵守OPC数据访问规范,实现规范所规定的全部必需接口。下面介绍下在VC环境下开发OPC客户端的关键步骤:

(1)初始化COM库,在使用接口类前需要用CoInitialize(NULL)初始化COM库,初始化成功后会返回S_OK。

(2)通过函数CLSIDFromProgID()和COM服务器对应的参数ProgID, 查找注册表中相关COM服务器的CLSID。

(3)调用CoCreateInstance()来创建新的OPC服务器对象并连接OPC服务器,在连接之前,OPC客户端需要事先指定计算机名和OPC数据访问服务器名。

(4)创建OPC组和OPC数据项,使用OPC服务器对象IOPCServer接口的AddGroup()方法可以创建一个OPCGroup,并返回这个OPCGroup对象的IOPCItemMgt接口,该接口可以增加、删除、修改这个OPCGroup内的Item。

(5)添加OPC数据项,使用调用AddGroup接口返回的IOPCItemMgt接口的AddItem()方法可以添加需要的数据项。

(6)OPC的数据项读写,对OPC数据项的读写可以有同步与异步之分,对少量的数据传输,一般选用同步方式,但对于大量的数据传输,异步则是更好的选择。

(7)OPC连接断开,释放接口指针。当程序退出或停止服务器时,需要依次删除Item、Group,以释放资源。

使用OPC技术之后,可以通过OPC客户端直接访问由硬件供应商提供的OPC服务器,从而达到直接获取现场设备数据的目的。图3即为基于VC开发的OPC客户端程序空调系统访问界面,实现了OPC客户端与OPC服务器进行数据交互的功能,为开发其它功能更加完善的OPC客户端软件提供了基础。

4 结束语

通过本文的论述可知,虽然在建筑能源监测系统中,对现场信息采集的情况较为复杂, 需要整合不同系统或设备的各种数据,但如果使用基于OPC技术的通信解决方案,就能够方便统一的收集这些信息,从而大幅度地减少硬件厂商、软件厂商以及客户编写通信程序的工作量,而且增强了系统的灵活性和可扩展性,在应对系统的需求变化时,适应性会比较好,只需要扩展不同的服务端或者客户端程序就可以便捷地适应系统通信需求的变化,不同系统间的信息交换也变得非常方便。

参考文献

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[11]Surapong Chirarattananon,Juntakan Taweekun.A Technical Re-view of Energy Conversion Programs for Commercial and GovernmentBuildings in Thailand[J].Energy Conversion and Management,2003(44):743-762.

雨淑缇神奇抗氧OPC 第10篇

其实OPC就是葡萄籽萃取物，在国际市场已经风靡了相当长一段时间，欧美人把OPC称为“可以吃的化妆品”，有超过百万人士坚持长期服用。据科学研究发现，OPC是目前已知消除自由基最强的抗氧化剂，其抗老化能力是VC的20倍、VE的50倍。此外，它还有很好的生物利用度，易与胶原蛋白和弹力蛋白结合，能够防止细胞病变退化、加速细胞新陈代谢、活化肌肤、养颜美容，这些优点都使得OPC成为一种具有最佳保健和美容的功能食品。

OPC与心血管

世界卫生组织指出，心脑血管疾病与侵害人体的垃圾——自由基存在直接关系，动脉粥样硬化是高血压、血栓、心脏病及中风的基础病变。科学证明，血管硬化必须由两个因素共同作用才能完成，其一是血管内游离胆固醇的堆积，其二就是自由基堆积。换言之，单纯的游离胆固醇本身并不能沉积到血管壁。而雨淑缇OPC(原花青素)胶囊不仅能够帮助恢复皮肤弹性，而且能够维护关节、动脉以及其他组织(如心脏)的正常功能。不管是从长期和短期效果来看，OPC都是至今发现的最好的心脏保护剂。另外，OPC还能抑制组织胺产生，减轻炎症，帮助动脉抗拒那些引发心血管病的诱变因素的冲击。

OPC与癌症

癌的发生和发展可以分为致癌的启动、促癌和癌的形成发展三个阶段，在这三个阶段中都有自由基的产生和参与，在癌的治疗过程中也有自由基参与。因此可以说，自由基和癌的关系极为密切。

OPC技术 第11篇

1 OPC通讯原理

OPC (OLE for Process Control) 通讯技术是基于OLE/COM技术的扩展远程支持的TCP/IP网络通讯协议。由于OPC规范了自动化控制系统通讯接口函数, 不管现场自动化系统设备以何种形式存在, 客户都可以以统一的方式去访问, 从而实现了自动化系统的开放性, 易于实现与其他控制系统的接口。正因为OPC通讯这种特点, 目前各种流行的DCS系统都配备了OPC通讯接口。

按照OPC通讯的规定, OPC通讯接口中分OPC服务端 (OPC Server) 和OPC客户端 (OPC Client) , 任何两个带有OPC通讯接口的自动化系统通讯时, 必须是一个作为OPC Server端, 而另一个作为OPC客户端, 这两套控制系统建立好连接后, 用户只要将双方需要通讯的OPC标签变量名 (也称为item) 添加在OPC Server中, 这样OPC服务端和OPC客户端双方就以OPC标签变量读写的方式完成数据交换, 即实现通讯。

需要指出的是任何2个只具有OPC服务端的控制系统之间或2个只具有OPC客户端的控制系统之间不能直接进行通讯, 只能借助于第三方具有OPC通讯接口的控制系统中转来完成, 如图1所示。

2 QCS系统和DCS的通讯

图2中, QCS生料质量控制系统由X荧光分析仪和QCS控制系统组成, X荧光分析仪用于生料及其各配料原料的化学成分分析, QCS控制系统根据来自DCS系统采集的各生料电子秤数据和X荧光分析仪的分析数据进行配料计算, 计算出的生料配比传送给DCS控制系统, 控制皮带秤进行配料。此后每间隔1h从出磨生料和均化库出口提取生料样品, 由X荧光分析仪进行分析生料化学成分的波动情况, 适时进行自动调整原料配比, 以确保入窑生料的三率值始终保持在规定的范围。

从图2可以看到, QCS系统需要从DCS系统中获得生料电子秤的开停信号、流量信号等现场数据;QCS系统还需要将控制原料下料的配比参数和出磨生料的化学成分数据发送给DCS系统, 这种控制数据的输入输出必须通过双方进行通讯才能完成。

下面以某厂QCS系统与ABB Freelance2000DCS系统的OPC通讯为例, 介绍石灰石、生页岩、砂岩、铁粉和电石渣五组分配料的生料配料控制系统。

图3为其QCS生料质量控制系统画面。QCS系统需要将原料给定配比和出磨生料化学成分变量发给DCS系统, 进行配料控制。部分输出变量见表1。

为了实现QCS系统与DCS系统的OPC通讯, 首先采用以太网连接方式将DCS系统与QCS系统硬件进行连接;DCS系统作为OPC的服务端, QCS控制系统作为OPC客户端, 在ABB DCS系统中建立ABB的OPC Server并且将上述OPC标签变量添加在ABB服务器中, 见图4。

ABB的DCS系统设置完毕, QCS控制系统就可以以OPC客户端的方式访问ABB的OPC Server, 并将OPC客户端的标签变量名字和ABB的OPC Server标签变量名字设定为相同, 双方就可以自动地进行OPC通讯。见图5。

3 OPC通讯值得注意的问题